Откуда берётся золото

Учёные уже давно определили, что все лёгкие элементы вплоть до железа синтезируются внутри звёзд. Однако долгое время происхождение более тяжёлых элементов оставалось загадкой. Некоторое время назад были выдвинуты гипотезы, что они образуются при взрыве сверхновых звёзд, однако позже моделирование показало, что это маловероятно. Теперь же, наконец, появилось вероятное объяснение того, где же они синтезируются.

Ханс-Томас и его коллеги из MPA из нидерландской части Свободного университета Брюсселя провели тщательное моделирование, на основании которого было продемонстрировано, что атомы золота, платины и других тяжёлых металлов синтезируются при слиянии нейтронных звёзд. Таким образом, путём расчёта достаточно сложных гидродинамических моделей протекания реакций с учётом релятивистских поправок, удалось показать, что в процессе сближения нейтронных звёзд, вследствие действия чудовищных приливных сил, в космос выбрасываются сгустки материи с массой, которая в несколько раз превышает массу Юпитера. Расчёты показали, что в результате ядерных реакций, которые проходят при остывании таких сгустков, могут образовываться сверхтяжёлые элементы. Эти элементы, распадаясь, образуют просто тяжёлые элементы такие как золото. В дальнейшем эти элементы разносятся по всей Вселенной в свою очередь образуя новые звезды и планеты. Распределение тяжёлых элементов по массам, которое было получено при расчёте этой модели, хорошо согласуется с известным на данное время массовым составом нашей солнечной системы.

Экспериментальное подтверждение образования золота при столкновении нейтронных звёзд

В 2013-м году было получено экспериментальное подтверждение того, что золото и другие тяжёлые элементы могут образовываться при столкновении нейтронных звёзд. В Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики (крупнейшей в мире астрофизической организации) в ходе исследований, проводимых под руководством профессора Эдо Бергера, удалось зафиксировать короткую гамма-вспышку, которая возникла в результатом столкновения двух нейтронных звёзд, находящихся на расстоянии около 4-х миллиардов световых лет от Земли. Анализ излучения позволяет предположить, что в ходе столкновения образовалось значительное количество тяжёлых элементов, включая золото. Согласно полученным оценкам, золота образовалось не очень много (по астрономическим меркам) – около 10 масс Луны. Столкновения нейтронных звёзд - очень редкое явление, это, отчасти, объясняет почему на Земле так мало золота.

Как образуются месторождения золота?

Давно известно, что золотые жилы формируются в минеральных отложениях горячих жидкостей, проходящих через глубокие трещины в земной коре. По новым данным, процесс формирования жил может протекать практически мгновенно — возможно, в несколько десятых долей секунды. Это происходит вдоль трещин, которые соединяют основные линии геологических разломов, поясняют Дион Уэзерли из Квинслендского университета (Австралия) и Ричард Хенли из Австралийского национального университета.

Учёные заинтересовались тем, что происходит с жидкостью, циркулирующей через образующиеся трещины. Оказалось, что возникает быстрая разгерметизация, то есть в области высокого давления глубоко под землёй давление резко приближается к тому, что мы испытываем на поверхности. Когда минерализованная вода с температурой около 390 °C испытывает подобный перепад давления, жидкость быстро испаряется и минералы кристаллизуются почти мгновенно. Со временем из окружающих пород в щель просачивается всё больше жидкости, и первоначальное давление восстанавливается. Это не происходит не сразу, и в промежутке возникает крошечная золотая жила. Вот почему породы с отложениями золотосодержащего кварца часто отделаны паутиной крошечных золотых жил. В каждой зоне разлома ежегодно происходят тысячи и сотни тысяч небольших землетрясений, — отмечает Уэзерли. — За сотни тысяч лет крошечные золотые жилки складываются в нечто большее. Так, по мнению учёных, и появляются подземные богатства.

Источники: Max-Planck-Gesellschaft, München, Nature Geoscience, NASA